地理信息技术的发展史

地理信息技术的发展史

日期10月8号

姓名：代冯伟

地理信息技术包括地理信息技术系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、数字地球技术。

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是以地理空间数据库为基础，在计算硬件、软件环境支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究、综合评价、管理、定量分析和决策服务而建立的一类计算机应用系统。

GJS起源于20世纪60年代的北美(加拿大和美国)，到80年代末，特别是随着计算机技术的飞速发展，地理信息的处理、分析手段日趋先进，GIS技术也日臻成熟，目前已成功地应用于资源、环境、土地、交通、教育、军事、灾害研究、自动制图等领域．GIS在全世界范围内已发展成为一个可观的产业，并进入了大学乃至中学的课堂．因此，我们很有必要了解有关GIS的发展史及其发展前景。

一、国际发展史

1950年，麻省理工学院制造了第一台图形显示器；1958年美国一家公司研制成第一架滚筒式绘图仪；1962年麻省理工学院一名博士研究生首次提出了计算机图形学，并论证了交互式计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而了这一科学分支的独立地位1．在此基础上，地理信息系统开始萌芽．因此说，GIS起源于20世纪60年代初期，至今，GIS风风雨雨走过了40多年，纵观其发展历程，大致可归纳为以下几个阶段：

开拓阶段(20世纪60年代)

这一阶段主要特点是：①提出了地理信息系统(GIS)这一专业术语．1963年加拿大测量学家Roger F．Tomlinson首先提出地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个地理信息系统(加拿大1：5000CGIS)；②与GIS相关的组织和研究机构相继成立；如1966年成立的美国城市与区域系统协会(URISA)，1968年成立的城市信息系统跨机构委员会(IAAC)和国际地理联合会(IGU)的地理数据遥感和处理小组委员会，及1969年成立的美国州信息系统全国协会(NASIS)等等2．这些组织和机构相继都组织了一系列的GIS国际讨论会，对于传播GIS知识和发展GIS技术起到了指导作用．③GIS软件开发初见端倪；如美国哈佛大学研究开发的SYMPA，马里兰大学的MANS等。

巩固阶段(20世纪70年代)

进入20世纪70年代，可以说GIS进入了真正的发展阶段，主要表现在以下几个方面：如一些发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统．如美国森林调查局开发的全国林业资源信息显示系统；日本国土地理院建立的数字国土信息系统；法国建立的GITAN系统和地球物理信息系统；等等．②探讨以遥感数据为基础的地理信息系统逐渐受到重视．如美国NASA的地球资源实验室1980研制的ELAS地理信息系统等．③许多团体、机构和一些商业公司开展了广泛的GIS的研制工作，推动了GIS软件的发展，GIS逐

渐步人商业轨道．④专业化人才不断增加，许多大学开始提供地理信息系统专业人才培训。

突破性阶段(20世纪80年代)

20世纪80年代是GIS普及和推广应用的阶段，是GIS发展的重要时期．①在70年代技术开发的基础上，GIS技术全面推向应用．②国际合作日益加强，开始探讨建立国际性的GIS．并与卫星遥感技术相结合，研究全球性的问题，如全球沙漠化、厄尔尼诺现象和酸雨、核扩散等等．③GIS研究开始从发达国家逐渐推向发展中国家，如中国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室．④GIS技术开始进人多学科领域，如古人类学、景观生态规划、森林管理以及计算机科学等等．⑤随着计算机价格的大幅度下降，功能较强的微型计算机系统的普及和图形输入、输出和存储设备的快速发展，大大推动了GIS的微机化进程，为GIS的推广和普及起到了决定性的作用．GIS软件的研制和开发取得了巨大成绩，仅1989年市场上有报价的软件就达70多个，并出现了一些著名软件，如美国环境系统研究所(EII)公司开发的ARC／INFD。

社会化阶段(20世纪90年代)

进入2O世纪90年代，随着信息高速公路的开通，地理信息产业的建立，数字化信息产品在全世界迅速普及，GIS逐步深入到各行各业乃至千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手．具体而言，一方面，GIS 已成为许多政府部门和机构必备的工作系统，并在一定程度上影响着他们的运行方式、设置与工作计划等；另一方面，社会对GIS的认识普遍提高，用户数量大幅度增加，从而导致GIS应用的扩大与深化．国家乃至全球性的GIS已成为公众普遍关注的问题，例如美国政府制定的“信息高速公路”计划；同美国副总统戈尔提出的“数字地球”战略、我国的“21世纪议程”和“三金工程”也包括地理信息系统。毫无疑问，地理信息系统将发展成为现代社会最基本的服务系统。

二、国内发展状况

我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始。以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志，在几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制订、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在全国范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础。

自90年代起，地理信息系统步入快速发展阶段。执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化，力图使地理信息系统从初步发展时期的研究实验、局部实用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据。努力实现基础环境数据库的建设，推进国产软件系统的实用化、遥感和地理信息系统技术一体化。在地理信息系统的区域工作重心上，出现了“东移”和“进城”的趋向，促进了地理信息系统在经济相对发达、技术力量比较雄厚、用户需求更为急迫的地区和城市首先实用化。这期间开展的主要研究及今后尚需进一步发展的领域有：重大自然灾害监测与评估系统的建设和应用；重点产粮区主要农作物估产；城市地理信息系统的建设与应用；建立数字化测绘技术体系；国家基础地理信息系统建设与应用；专业信息系统与数据库的建设和应用；基础通用软件的研制与建立；地理信息系统规范化与标准化；基于地理信息系统的数据产品研制与生产。同时经营地理

信息系统业务的公司逐渐增多。总之，中国地理信息系统事业经过十年的发展，取得了重大的进展。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。

遥感是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息），并进行提取、判定、加工处理、分析与应用的一门科学和技术。

一、遥感发展概况

二、1957年10月4日前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星，标志着遥感

新时期的开始。1959年前苏联宇宙飞船“月球3号”拍摄了第一批月球像片。 60年代初人类第一次实现了从太空观察地球的壮举，并取得了第一批从宇宙空间拍摄的地球卫星图像。这些图像大大地开扩了人们的视野，引起了广泛关注。随着新型传感器的研制成功和应用、信息传输与处理技术的发展，美国在一系列试验的基础上，于70年代初（1972.7.23）发射了用于探测地球资源和环境的地球资源技术卫星“ERTS-1”（即陆地卫星-1）。为航天遥感的发展及广泛应用，开创了一个新局面。

当前，就遥感的总体发展而言，美国在运载工具、传感器研制、图像处理、基础理论及应用等遥感各个领域（包括数量、质量及规模上）均处于领先地位，体现了现今遥感技术发展的水平。前苏联也曾是遥感的超级大国，尤其在其运载工具的发射能力上，以及遥感资料的数量及应用上都具有一定的优势。此外，西欧、加拿大、日本等发达国家也都在积极地发展各自的空间技术，研制和发射自己的卫星系统，例如法国的SPOT卫星系列，日本的JERS和MOS系列卫星等。

纵观遥感近30年来的发展，总的看来，当前遥感仍处于从实验阶段向生产型和商业化过渡的阶段，在其实时监测处理能力、观测精度及定量化水平，以及遥感信息机理、应用模型建立等方面仍不能或不能完全满足实际应用要求。因此，今后遥感的发展将进入一个更为艰巨的发展历程，为此需要各个学科领域的科技人员协同努力，深入研究和实践，共同促进遥感的更大发展。

二、我国遥感发展概况

我国国土辽阔，地形复杂，自然资源丰富。为了清查和掌握我国土地、森林、矿产、水利等自然资源，更好地配合国家建设。我国对遥感的发展一直给予重视和支持。

50年代，我国就组织了专业飞行队伍，开展了航空摄影和应用工作。60年代，我国航空摄影工作已初具规模，完成了我国大部分地区的航空摄影测量工作，应用范围不断扩展。有关院校设立了航空摄影专业或课程。培养了一批专业人材，专业队伍得到巩固和发展，为我国遥感事业的发展打下了基础。

70年代，随着国际上空间技术和遥感技术的发展，我国的遥感事业迎来了一个新的发展时期。70年代初我国成功地发射了第一颗人造地球卫星。继而，1975年11月26日我国发射的卫星在正常运行之后，按计划返回地面，并获得

了质量良好。清晰的卫星像片。随着美国陆地卫星图像以及数字图像处理系统等遥感资料和设备的引进，特别是我国经济建设的恢复和发展需要，80年代遥感

事业在我国空前地活跃起来。经80年代及90年代初的发展，我国相继完成了从单一黑白摄影向彩色、彩红外、多波段摄影等多手段探测的航空遥感的转变；特别是数项大型综合遥感试验和遥感工程的完成，使我国遥感事业得到长足的发展，大大缩短了与世界先进水平的差距，有些项目已进入世界先进水平行列。

全球定位系统（英语：G lobal P ositioning S ystem，通常简称GPS），又称全球卫星定位系统，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。

该系统由美国政府于1970年开始进行研制并于1994年全面建成。

全球定位系统的发展史

GPS系统的前身为美军研制的一种子午仪卫星定位系统（Transit），1958

年研制，1964年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天

最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。为此，美国海军研究实验室（NRL）提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km

高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在

这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。

“北斗一号”系统1985年提出，1994年1月批准立项研制建设。系统于2002年1月1日试运行。系统的建成，填补了我国卫星导航定位领域的空白，打破了美国、俄罗斯在这一领域的垄断，使我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航定位系统的国家。该系统投资少、见效快，适合我国国情，特别是系统具有监控、指挥调度等特点。系统运行后，已经在部队演习、发射921飞船、边境勘察、海军出访等多项任务中发挥了重要作用，受到广大官兵好评。在民用领域，北斗一

号用户机在交通、铁路、森林防火等领域进行了试验，受到国家各有关部门的高度重视，纷纷表示应用的愿望。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。